Οι ερευνητές στο Department of Energy’s Oak Ridge National Laboratory έκαναν επίδειξη ενός νέου επιπέδου ελέγχου που απέκτησαν, πάνω σε φωτόνια που κωδικοποιήθηκαν με κβαντικές πληροφορίες.
Ο Joseph Lukens, ο Brian Williams, ο Nicholas Peters και ο Pavel Lougovski, επιστήμονες και ερευνητές στο Quantum Information Science Group της ORNL, πραγματοποίησαν ξεχωριστές και ανεξάρτητες λειτουργίες ταυτόχρονα σε δύο qubits κωδικοποιημένα με φωτόνια διαφορετικών συχνοτήτων. Τα Qubits είναι οι μικρότερες μονάδες κβαντικών πληροφοριών.
Οι επιστήμονες της κβαντικής, που εργάζονται με qubits με κωδικοποίηση συχνότητας, έχουν καταφέρει να εκτελέσουν μια ενιαία λειτουργία σε δύο qubits παράλληλα, ωστόσο η κβαντική πληροφορική έχει επιτύχει κάτι άλλο.
“Για την επίτευξη μιας παγκόσμιας κβαντικής πληροφορικής, πρέπει να είμαστε σε θέση να πραγματοποιήσουμε διαφορετικές λειτουργίες σε διαφορετικά qubits ταυτόχρονα και αυτό είναι που κάναμε εδώ”, δήλωσε ο Lougovski.
Σύμφωνα με τον Lougovski, το πειραματικό σύστημα της ομάδας – δύο φωτόνια που περιέχονται σε ένα μόνο σκέλος καλωδίου οπτικών ινών – είναι “ο μικρότερος κβαντικός υπολογιστής που μπορείτε να φανταστείτε. Αυτή η έρευνα σηματοδοτεί την πρώτη επίδειξη της προσέγγισής μας με βάση τις συχνότητες, στην παγκόσμια κβαντική πληροφορική.”
“Πολλοί ερευνητές μιλάνε για την επεξεργασία κβαντικών πληροφοριών με φωτόνια, ακόμα και με τη χρήση συχνοτήτων”, δήλωσε ο Lukens. “Αλλά κανείς δεν είχε σκεφτεί να στείλει πολλαπλά φωτόνια μέσα από την ίδια οπτική ίνα, στον ίδιο χώρο και να πραγματοποιήσει διαφορετικές λειτουργίες σε αυτά.”
Ο επεξεργαστής κβαντικής συχνότητας της ομάδας, επέτρεψε να χειριστούν τη συχνότητα των φωτονίων για να επιφέρουν υπέρθεση (superposition), μια κατάσταση που επιτρέπει κβαντικές λειτουργίες και υπολογιστική δυνατότητα.
Σε αντίθεση με τα bits δεδομένων που κωδικοποιούνται για τους κλασσικούς υπολογιστές, τα superposed qubits που κωδικοποιούνται σε συχνότητα φωτονίων έχουν τιμή 0 και 1 και όχι 0 ή 1. Αυτή η δυνατότητα επιτρέπει στους κβαντικούς υπολογιστές να εκτελούν ταυτόχρονα εργασίες σε μεγαλύτερα σύνολα δεδομένων από τους σημερινούς υπερυπολογιστές.
Χρησιμοποιώντας τον επεξεργαστή τους, οι ερευνητές κατέδειξαν 97% ορατότητα των παρεμβολών – ένα μέτρο για το πόσο όμοια είναι δύο φωτόνια – σε σύγκριση με το ποσοστό ορατότητας 70% μιας παρόμοιας έρευνας. Το αποτέλεσμά τους έδειξε ότι οι κβαντικές καταστάσεις των φωτονίων ήταν σχεδόν ταυτόσημες.
Οι ερευνητές εφάρμοσαν επίσης μια στατιστική μέθοδο που σχετίζεται με τη μηχανική εκμάθηση για να αποδείξουν ότι οι εργασίες έγιναν με πολύ υψηλή πιστότητα και με απόλυτα ελεγχόμενο τρόπο.
